Первопринципные расчеты уравнений состояния фосфидов железа при высоких температурах и давлениях ядра земли

Базарбек А.Б.; Инербаев Т.М.; Сагатов Н.Е.; Акилбеков А.Т.

doi:10.32523/2616-6836-2020-131-2-35-41

Инд. авторы:	Базарбек А.Б., Инербаев Т.М., Сагатов Н.Е., Акилбеков А.Т.
Заглавие:	Первопринципные расчеты уравнений состояния фосфидов железа при высоких температурах и давлениях ядра земли
Библ. ссылка:	Базарбек А.Б., Инербаев Т.М., Сагатов Н.Е., Акилбеков А.Т. Первопринципные расчеты уравнений состояния фосфидов железа при высоких температурах и давлениях ядра земли // Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия Физика. Астрономия. - 2020. - № 2. - С.35-41. - ISSN 2616-6836. - EISSN 2663-1296.
Внешние системы:	DOI: 10.32523/2616-6836-2020-131-2-35-41; РИНЦ: 43321894;
Реферат:	rus: В данной работе методами компьютерного моделирования, основаннымина теории функционала плотности, исследовались уравнения состояния фосфидов железаFe2P и Fe3P при высоких давлениях и температурах, соответствующих P-T параметрамвнутреннего ядра Земли. Рассмотрены две структуры Fe2P с симметрией Pnma и P-62m,и две структуры Fe3P с симметрией I-4 и Cmcm. Установлены давления фазового переходапервого рода Fe2P и Fe3P. Для каждой рассмотренной кристаллической структуры методомрешеточной динамики в квазигармоническом приближении построено уравнение состоянияP(V) с учетом термических эффектов до давления 400 ГПа. Были расчитаны фононныедисперсионные кривые для Fe2P и Fe3P. Установлено, что при давлениях внутреннего ядраЗемли термодинамически стабильными являются фазы Fe2P-Pnma и Fe3P-Cmcm. eng: In this article, the equations of state of iron phosphides Fe2P and Fe3P at high pressures and temperaturescorresponding to P-T parmeters of the Earth’s inner core were studied using computer modeling methods based on the densityfunctional theory. Two Fe2P structures with Pnma and P-62m symmetry and two Fe3P structures with I-4 and Cmcmsymmetry are considered. The ﬁrst -order phase transition pressures Fe2P and Fe3P are established. For each crystal structureconsidered, the equation of state P(V) is constructed using the lattice dynamics method in a quasi -harmonic approximation,taking into account thermal eﬀects up to a pressure of 400 GPA. Phonon dispersion curves were calculated for Fe2P and Fe3P.It was found that the Fe2P-Pnma and Fe3P-Cmcm phases are thermodynamically stable at the pressures of the Earth’s innercore.
Ключевые слова:	уравнение состояния; первопринципные расчеты; квантово-химическое моделирование; фосфид железа; внутреннееядро; дисперсионные кривые; crystal structures; phase transition; equation of state; First principle calculations; quantum chemical modeling; Iron phosphide; dispersion curves; кристалдық құрылымдар; фазалық ауысу; күй теңдеуi; алғашқы принциптiк есептеулер; кванттық-химиялық моделдеу; Темiр фосфидi; iшкi ядро; inner core; фазовый переход; кристаллические структуры; дисперсиялық қисықтар;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.35-41
Цитирование:	1. Литасов К.Д., Шацкий А.Ф. Современные представления о составе ядра Земли // Геология и геофизика. -2016. - Т. 57. - № 1. - С. 31-62 2. Scott H.P., Williams Q., Knittle E. Stability and equation of state of Fe3C to 73 GPa: Implications for carbon inthe Earth's core // Geophysical Research Letters. - 2001. - V. 28. - P. 1875-1878 3. Li J., Fei Y. Experimental constraints on core composition // The Mantle and Core. - 2003. - V. 2. - P. 521-546 4. Mc Donough W.F. Compositional model for the Earth's core // Treatise on Geochemistry. - 2014. - V. 3. - P.559-577 5. Rivoldini A., Van Hoolst T., Verhoeven O., Mocquet A., Dehant V. Geodesy constraints on the interior structureand composition of Mars // ICARUS International Journal of Solar System Studies. - 2011. - V. 213. - P. 451-472 6. Britvin S., Rudashevsky N., Krivovichev S., Burns P., Polekhovsky Y. Allabogdanite (Fe,Ni)2P, a new mineralfrom the Onello meteorite: The occurrence and crystal structure // American Mineralogist. - 2002. - V. 87. - P.1245-1249 7. Miettinen J., Vassilev G. Thermodynamic Description of Ternary Fe-X-P Systems. Part 6: Fe-Ni-P // Journal ofPhase Equilibria and Diﬀusion. - 2014. - V.36. - P. 78-87 8. Geng Y., Zhang Z., Tegus O., Dong C. and Wang Y. Microstructure, magnetic and magnetocaloric properties ofFe2-xMnxP0.4Si0.6alloys // Science China Materials. - 2016. - V. 59. - P. 1062-1068 9. Fries M., Pfeuﬀer L., Bruder E., Gottschall T., Ener S, Diop L., Grob T., Skokov K. and Gutﬂeisch O. Microstruc -tural and magnetic properties of Mn-Fe-P-Si (Fe2P-type) magnetocaloric compounds // Acta Materialia. - 2017.- V. 132. - P. 222-229 10. Brock S., Senevirathne K. Recent developments in synthetic approaches to transition metal phosphide nanoparticlesfor magnetic and catalytic applications // Journal of Solid State Chemistry. - 2008. - V. 181. - P. 1552-1559 11. Costa M., Granas O., Bergman A., Venezuela P., Nordblad P., Klintenberg M. and Eriksson O. Large magneticanisotropy of Fe2P investigated via ab initio density functional theory calculations // Physical Review. - 2012. -V. 86. - P. 85125-85131 12. Terasaki H., Fischer R.. Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core // Geophysical Monograph. - 2016. - V. 317. - P. 1-10 13. Федоров А., Кузубов А., Елисеева Н., Попов З., Высотин М. Проведение квантово -химических расчётовс использованием программного комплекса VASP 5.2 // Учебное пособие по курсу "Современные методырасчёта энергетической структуры". - 2013. - Т.1.- №1. - С. 112-146 14. Kresse G.,Hafner J. Ab initio molecular dynamics for liquid metals // Physical Review. - 1993. - V. 47. - P.558-561 15. Kresse G., Furthmuller J. Eﬃcient iterative schemes forab initiototal -energy calculations using a plane -wave basisset // Physical Review. - 1996. - V. 54. - P. 11169-11186 16. Perdew J., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Physical Review Letters.- 1996. - V. 77. - P. 3865-3868 17. Blochl P. Projector augmented -wave method // Physical Review. - 1994. - V. 50. - P. 17953-17979 18. Przemyslaw D., Barbara L., Lauren A., Borkowski and etc. High -pressure polymorphism of Fe2P and its impli -cations for meteorites and Earth's core // Geophysical Research Letters. - 2008. - V.35. - P. 10301-10306 19. Zhao Z., Liu L., Zhang S., Yu T., Fei L. and Yang G. Phase diagram, stability and electronic properties of an Fe-P system under high pressure: a ﬁrst principles study // Royal society of chemistry Advances. - 2017. - Vol.7.- P.15986-15991 20. Scott H.P., Huggins S., Frank M.R., Maglio S.J., Martin C.D., Meng Y., Santillin J., Williams Q. Equation ofstate and high -pressure stability of Fe3P -schreibersite: Implications for phosphorus storage in planetary cores //Geophysical Research Letters. - 2007. - V. 34. - P. 6302-6306 21. Senateur J., Rouault A., Fruchart R., Capponi, J., Perroux M. Etude par spectrometrie Mossbauer des transfor -mations cristallographiques sous hautes pressions de MnFeAs et Fe2P // Materials Research Bulletin. - 1976. - V.11. - P. 631-635 22. Fujiwara H., Kadomatsu H., Tohma K., Fujii H., Okamoto T. Pressure -induced magnetic transition in Fe2P //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1980. - V. 21. - P. 262-268